JP5000643B2 - 内視鏡及び内視鏡装置 - Google Patents
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Description
例えば、病変例としての癌は、生体表面付近の血管としての毛細血管に群衆/発生する傾向にある。そのため、術者は、内視鏡を用いて、生体表面付近の毛細血管の有無や、毛細血管の走行や構造を観察することで、癌か否かを診断する場合の有力な方法となる。 このため、生体表面付近の毛細血管を含む血管を観察し易くすることが望まれる。しかし、毛細血管は細いため、観察しがたい。具体的には、毛細血管は、拍動によって血管が出現や消失を繰り返すものであるために、観察しがたい。
例えば第1の先行例としてのUSパテント出願公報2004/0266713には皮下注射等して、血流の供給を促す手段を備えたものが開示されている。
第1の先行例は、内視鏡により体腔内の生体の表面を観察している最中に、観察したいと望む部位に対して毛細血管等を観察し易くする場合には適用し難い欠点がある。つまり、内視鏡検査中において、所望とする部位の表面付近の毛細血管等を観察し易くしたい場合、実際に観察し易い状態にするまでに手間がかかる処置が必要になる。
また、第2の先行例においても、内視鏡検査中において、所望とする部位の表面付近の毛細血管等を観察し易くしたい場合、実際に観察し易い状態にするまでに手間がかかる処置が必要になる。
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、体腔内の生体の表面付近に走行している毛細血管等の血管又は血流の走行状態、構造を明瞭に観察できる内視鏡装置を提供するを目的とする。
また、本発明は、内視鏡検査中においても適用し易く、体腔内の生体の表面付近に走行している毛細血管等の血管又は血流の走行状態、構造を明瞭に観察できる内視鏡装置を提供するを目的とする。
図1ないし図11は本発明の第1の実施の形態に係り、図1は本発明の内視鏡装置の全体構成を示し、図2は図1の詳細な構成を示し、図3は回転フィルタに設けた2つのフィルタセットの構成を示し、図4は図3の2つのフィルタセットを構成する各フィルタの分光特性を示し、図5は画像処理部の構成を示し、図6は本実施の形態の作用を示す。
図7は本実施の形態におけるNBI観察モード時におけるその作用の模式的な説明図を示し、図8は生体粘膜を観察した場合のモニタ画面の模式的な表示例を示し、図9はNBI観察モード時に使用する第1変形例のフィルタセットの透過特性を示し、図10はNBI観察モード時に使用する第2変形例のフィルタセットの透過特性を示し、図11は変形例の内視鏡装置の構成を示す。
図1に示すように本発明の第1の実施の形態の内視鏡装置1Aは、撮像手段を備えた電子内視鏡2と、この電子内視鏡2の照明光伝送手段に照明光を供給する光源部3及び撮像手段に対する信号処理を行う信号処理部4Aを内蔵した観察装置5と、この観察装置5から出力される画像信号を表示する観察用モニタ6とから構成される。
挿入部8は、その先端に設けられた先端部12と、この先端部12の後端に設けた湾曲自在の湾曲部13と、この湾曲部13の後端から操作部9の前端まで延びる軟性部(可撓部)14とから構成される。操作部9には湾曲ノブ15が設けてあり、術者等のユーザは、この湾曲ノブ15を操作することにより湾曲部13を湾曲することができる。
このライトガイド16によって伝送された照明光は、先端部12の照明窓に固定されたライトガイド先端面から前方に出射され、生体7内の観察対象部位側となる生体粘膜7a側を照明する。
先端部12における照明窓に隣接して設けられた観察窓に取り付けられた対物レンズ17は、照明された生体粘膜7a側の光学像を結像する。この結像位置には、固体撮像素子としての例えば電荷結合素子(CCDと略記)18が配置されており、CCD18は結像された光学像を光電変換する。この対物レンズ17とCCD18とで撮像手段としての撮像部19が形成されている。
また、操作部9の前端付近には、処置具挿入口20が設けてあり、この処置具挿入口20は内部のチャンネル21と連通し、処置具挿入口20から生検鉗子等の処置具を挿入し、チャンネル21を経てその先端から突出することにより生検処置等を行うことができる。
また、本実施例における電子内視鏡2は、挿入部8内等における長手方向に挿通され、熱媒体を先端側に送出する通路となる管路22が設けてあり、この管路22により送出された熱媒体は管路22の先端開口22aから生体粘膜7a側に噴射される。
図2は観察装置5における照明光を発生する光源部3、信号処理部4A及び熱媒体送出部23の構成を示す。
光源部3は、可視領域をカバーするように例えば紫外光から近赤外光に至る広帯域の光を発光する観察用照明光を発生する光源24を備えている。この光源24としては、一般的なキセノンランプやハロゲンランプ等を用いることができる。
図3に示すように、回転フィルタ27は、2重構造になっており、内周部分と外周部分とに2組のフィルタセット28、29が設けてある。
内周側の第1フィルタセット28は、通常観察用のためのR1、G1、B1の3枚のフィルタで構成され、外周部分の第2フィルタセット29は、血管を観察するために用意された特殊観察用、より具体的には狭帯域観察用(NBI用と略記)のためのR2、G2、B2の3枚のフィルタで構成され、第1フィルタセット28、第2フィルタセット29は、各々観察目的に応じた分光透過率特性に設定されている。
図4は図3に示す第1フィルタセット28と第2フィルタセット29の各フィルタの波長に対する分光透過特性を示す。図4に示すように第1フィルタセット28を構成するR1、G1、B1のフィルタは通常の面順次方式の光源装置に広く採用されているR,G,Bフィルタと同様の特性である。
これに対し、第2フィルタセット29を構成するR2、G2、B2のフィルタは、通常の面順次方式の照明光源に広く採用されているR,G,Bフィルタの特性と異なり、特に狭い半値幅Whr,Whg,Whbになっている。また、R2、G2、B2は、それぞれR,G,Bの波長域に属するが、その中心波長がR1、G1、B1からずれて後述するようにの生体粘膜7aの表層付近からその内部の血管構造を観察するのに適した波長に設定されている。
このため、各フィルタを通した光で生体粘膜7aを照明した状態で撮像した画像は、その波長の光の透過距離に対応したものとなり、それらを異なる色で表示することにより、透過距離が異なる部分を色分けして表示したような画像が得られるようにしている。
また、光源部3は、図2の光源24による照明光路上に配置されるフィルタセットが内周側のものであるか、外周側のものであるかを識別して観察対象部位側を照明している光を識別するフィルタ識別回路31を有する。
回転フィルタ切替機構32は、通常観察モードの場合には、光源24からの光ビームP1(図3で実線で示す)が内周側のフィルタセット28に対向するように、回転フィルタ27全体を移動して照明光路上に配置する。
また、回転フィルタ切替機構32は、NBI観察モードの場合には、光源24からの光ビームP2(図3で2点鎖線で示す)が外周側のフィルタセット29に対向するように、回転フィルタ27全体を移動して照明光路上に配置するように切り替える。
又、モータ26は、モータ制御回路33によって回転が制御されて駆動されるようになっている。
上記回転フィルタ27を透過したRi、Gi、Bi(i=1又は2)の各波長領域の光に時系列的に分離された光は、ライトガイド16の入射端に入射され、このライトガイド16を介して先端部側の出射端面に導かれ、この出射端面から前方に出射されて、生体粘膜7a等の観察対象部位等を照明する。
観察対象部位を照明している光を識別するため、前記光源部3内に設けたフィルタ識別回路31から出力されるフィルタ識別信号F1は、モータ26を制御するモータ制御回路33を経てタイミングジェネレータ34に送られる。そして、タイミングジェネレータ34は、フィルタ識別信号F1に同期したタイミング信号をCCDドライバ35等に出力する。
従って、この駆動パルスは、回転フィルタ27の開口期間中(観察光が観察対象部位側に照射されている期間)にCCD18に電荷を蓄積し、遮光期間中(観察光が観察対象部位側に照射されていない期間)にCCD18に蓄積された電荷を読み出す。
なお、図3では簡単化のため、遮光部が設けてない状態で示しているが、実際にはR1フィルタとB1フィルタ等の隣接する部分に遮光部が設けてあり、遮光部に光ビームが当たった場合には遮光期間となる。
このディジタルの画像信号は、セレクト回路39によって、例えば赤(R)、緑(G)、青(B)の各色に対応して設けた3つの第1メモリ41a、第2メモリ41b、第3メモリ41cに選択的に記憶されるようになっている。
上記第1メモリ41a、第2メモリ41b、第3メモリ41cに記憶されたRi、Gi、Biの色信号(図5ではSR,SG,SBで示す)は、同時に読み出され、画像処理部42に入力され、この画像処理部42によって画像処理が施される。
また、内視鏡装置1Aは、例えば光源部3内に回転フィルタ制御装置45が設けてある。ユーザは、例えば電子内視鏡2に設けた観察モードを切り替える観察モード切替スイッチ46を操作することにより、回転フィルタ制御装置45は、観察モードの切替に対応した回転フィルタ切替指示信号C1を回転フィルタ切替機構32に出力する。
また、観察装置5の信号処理部4A内には、システム全体のタイミングを作るタイミングジェネレータ34が設けられ、このタイミングジェネレータ34によって、モータ制御回路33、CCDドライバ35、セレクト回路39等の各回路間の同期が取られている。 また、電子内視鏡2における例えば操作部9には、観察モードの切替指示を行うスコープスイッチにより形成された観察モード切替スイッチ46が設けてある。
そして、ユーザは、この観察モード切替スイッチ46を操作するとモード切替信号C3が、回転フィルタ制御装置45に送られる。この回転フィルタ制御装置45は、通常観察モードからNBI観察モードに、または、その逆のモードに対応した回転フィルタ切替指示信号C1等を出力する。
ヒータ50が設けられた部分のパイプ49内を通る媒体は、ヒータ50で加熱されて一定温度に加熱された熱媒体となり、口金22bを経て電子内視鏡2内の管路22側に供給される。
また、ヒータ50の終端付近におけるパイプ49外周面には、ヒータ50で加熱された熱媒体の温度を検出する温度センサ52が設けてあり、この温度センサ52で検出された温度情報は、ヒータ電源51に入力される。
また、管路22の先端開口22a付近にも、温度センサ53が設けてあり、この温度センサ53により検出された温度情報は、保護回路54に入力される。保護回路54は、温度センサ53で検出された熱媒体の温度が生体粘膜7aに対して高すぎる場合を判定する閾値の温度以下か否かを判定する。
そして、検出された熱媒体の温度がこの閾値の温度を超えた場合には、保護回路54は、ポンプ48の媒体送出動作を停止させると共に、ヒータ電源51の動作も停止させることにより、閾値以上の温度の熱媒体の噴射を停止する保護動作を行う。
なお、上記保護回路54は、温度設定部55の設定動作と独立して動作し、保護の動作機能を温度設定部55による機能よりも優先して行うことになる。
また、上記回転フィルタ制御装置45は、通常観察モードからNBI観察モードへの切替に連動して、熱媒体送出部23の動作を制御する。
図5は上記画像処理部42の具体的な構成例を示す。
メモリ41a,41b,41cからのRi,Gi,Biの照明光のもとで撮像されて生成された色信号SR,SG,SB(より具体的にはR1、G1、B1の照明光のもとで得られる色信号R,G,Bと、R2、G2、B2の照明光のもとで得られる色信号R,G,B)はそれぞれR,G,Bゲイン調整部56a,56b,56cに入力され、ゲインパラメータ変更回路57からのゲインパラメータPa,Pb,Pcにより設定されるゲインでゲイン調整されてD/Aコンバータ43側に出力される。
この場合、画像処理部42内にゲインパラメータ記憶部58が設けてあり、ゲインパラメータ変更回路57は、画像処理変更指示信号C2が入力されると、ゲインパラメータ記憶部58に予め記憶させておいたゲインパラメータを読み出させるゲインパラメータ読み出し要求信号C4をゲインパラメータ記憶部58に印加する。
そして、ゲインパラメータ変更回路57は、対応するゲインパラメータセットC5を出力させ、このゲインパラメータセットを構成するゲインパラメータPa,Pb,PcをR,G,Bゲイン調整部56a,56b,56cに印加する。
この高い温度への温度変化により、観察対象部位の表面付近の血管が膨張し、血管内の血流が増大するように変化し、血管をより観察し易くできるようになる。つまり、本実施の形態においては、電子内視鏡2は、先端開口22aから熱媒体を噴射することにより、観察対象部位の表面付近の血管に対する血流変化手段の機能を有する。この場合、生体表面付近には、毛細血管が走行しているので、毛細血管の血流は、増大し、観察し易い状態になる。
術者は、図1或いは図2のように電子内視鏡2を観察装置5に接続して内視鏡検査を行える状態にして、観察装置5の図示しない電源スイッチをONにする。電源がONにされた場合、回転フィルタ制御装置45は、図6のステップS1に示すように通常観察モードの照明及び観察(画像処理)状態の設定となるように制御する。
つまり、回転フィルタ制御装置45は、第1フィルタセット28が照明光路上に配置されるように制御する。この状態では、光源24からの白色光は、図4にその特性が示されている通常のR,G,Bフィルタと同じ特性を持つ第1フィルタセット28を通過する。そして、光源部3からR1,G1,B1の面順次照明光がライトガイド16に供給され、生体粘膜7a等の観察対象部位側はR1,G1,B1の面順次照明光で照明される。
これら第1メモリ41a、第2メモリ41b、第3メモリ41cに一時記憶されたR、G、Bの色信号は、同時に読み出され、画像処理部42に入力され、この画像処理部42によって画像処理が施される。
そして、画像処理が施された信号は、D/Aコンバータ43でアナログの色信号に変換され、観察用モニタ6に生体7内の観察対象部位の画像がカラー表示される。
術者は、観察対象部位の表面付近の毛細血管などの血管の走行状態をより詳しく観察しようと思う場合には、観察モードをNBI観察モードに切り替えると良い。この場合には、術者は、観察モード切替スイッチ46を操作する。
回転フィルタ制御装置45は、観察モード切替スイッチ46の操作により発生するモード切替信号C3により、NBI観察モードへの切替指示を検知する。
さらに補足説明すると、回転フィルタ制御装置45は、回転フィルタ切替機構32に、回転フィルタ切替指示信号C1を出力し、回転フィルタ切替機構32は、回転フィルタ27等を図2で上方向(図3では左方向)に移動して、光源24の光ビームP2が第2のフィルタセット29側に当たるように移動設定する。この状態に設定されると、フィルタ識別回路31により、その状態が検出されて回転フィルタ切替動作が終了する。
このため、上記第2のフィルタセット29への切替に連動して、回転フィルタ制御装置45は、画像処理部42に対して、画像処理変更指示信号C2を出力する。そして、回転フィルタ制御装置45は、R,G,Bゲイン調整部56a,56b,56cによるゲインを通常観察モードの場合よりも大きくする等して観察に適した画像が得られるように制御する。
本実施の形態におけるNBI観察モードの場合には、各フィルタR2,G2,B2による照明のもとでそれぞれ得られる画像(成分画像)が、異なる色で表示した場合に識別し易い(色に対する人間の認識機能を考慮して識別し易い)輝度レベルとなるようにゲイン値の設定も行われる。
そして、観察対象部位は、ステップS5に示すように熱媒体の噴射により、血管の温度が上昇して血管が拡張し、血流が増大するように血流変化が起こる。つまり、表層付近の血流は、増大する状態となる。そして、術者は、血流が増大した血流増大(血流変化)状態で、毛細血管等の血管又は血流を電子内視鏡2で観察(検査)する。
また、保護回路54は、ステップS6に示すように温度センサ53が検出する熱媒体の温度が閾値以下か否かを監視している。そして、検出される温度がこの閾値以下であると、ステップS3の処理に戻り、NBI観察モードで血流を増大させた状態で観察することができる。
NBI観察モードで観察すると、図7(A)に示すように生体粘膜の断面構造を観察するのに適したものとなる。
例えば観察対象部位として、胃粘膜等の生体粘膜7aの表層付近を観察する場合で説明する。
このような生体粘膜を観察するポイントとして、このような血管構築の様子が分かるような観察像が得られるものが望ましい。そして、特に表層付近の毛細血管の様子を観察することで癌などの病変の早期発見が容易となる。
このように深さ方向に血管が走行している生体粘膜を観察する光の波長による表面内部への深達の様子は、図7(B)に示すように、例えば可視光における波長の短い光(青色光)ほど、生体への深達度は浅くなる。そして波長が長くなるほど(緑から赤にかけて)生体粘膜内部への深達度は深くなる。
その結果、B画像には、表層付近の毛細血管から中送付近の血管まで混在したものを反映し、それらが同じ信号として混じったものとなる。
それに対して、狭い半値幅Whbの第2フィルタセット29のB2の光では、このB2の光に含まれる波長の幅が狭く限定され、その結果、ブロード特性のB1の光に比較して生体粘膜深部への深達度が浅い光の比率が多くなるので、B2の光で観察した画像は、表面上の構造、毛細血管網のコントラストが向上し、表面付近の構造に対しては、より観察しやすくなる。
また、G2のバンド幅或いは半値幅WhgがG1より狭められ、B2のバンドと波長軸上で離すことで、上述したB2の場合と同じく、G2に含まれる波長の半値幅Whgが狭く限定され、B2による画像との差がより明確になり、G2による画像には表面構造、毛細血管は反映されなくなるが、その代わりに中層付近の血管構築像がより顕著に反映されることになる。
また、R2のバンド幅或いは半値幅WhrがR1より狭められ、G2と波長軸上で離すことも同じ作用で、R2による画像には深層の太い血管のみが反映されることになる。
この場合、血管構築の深さ方向の情報が色の差となって、これらが合成されてカラー表示され、通常観察モードとは異なり、より顕著に再現されることになる。
つまり、表層付近の毛細血管網は黄色(Bのみ吸収を受け、G,Rが発色するため)、中層付近の血管網は(マゼンタから赤色)、深層付近の太い血管はより青っぽく再現される。
従って、観察用モニタ6のモニタ画面には図8に模式的に示すように深さが異なる位置で走行する血管構造が異なる色で表示され、この画像から深さが異なる位置での血管の走行状態を明瞭に把握できる。
また、本実施の形態では、上記のように、NBI観察モードに切替設定された場合には、生体粘膜7aの表面に、加熱(加温)された空気或いは温水などの熱媒体が噴射されるので、表層側の毛細血管が拡張し、熱媒体が噴射されない場合よりも毛細血管を観察し易い状態で観察することができる。
このように本実施の形態によれば、通常観察に適した内視鏡画像が得られると共に、フィルタセットの切替により、生体粘膜7aの表層付近における深さ方向の血管の走行状態を観察することができる。
上記第2フィルタセット29の第1変形例として、例えば図9に示すような特性にしたフィルタセットにしても良い。この第1変形例では、例えば図4の第2フィルタセット29におけるフィルタG2をフィルタR2とし、さらにこのフィルタR2より短波長側に半値幅の狭いフィルタG2及びB2を設けるようにしている。
フィルタG2は図4のフィルタG2より少し短波長側であり、フィルタB2は図4のフィルタB2より少し短波長側に設定している。
この第1変形例の第2フィルタセット29を採用した場合には、表面凹凸構造から中層付近の血管構造までを互いに異なる色でより詳細に観察する場合に適する。
また、この他に、NBI観察モード時には、光源部3は、例えば2つの狭帯域照明光をライトガイド16に供給するようにしても良い。例えば、後述する図23に示すようにNBI観察モード時には、光源部3は、G2及びB2の2つの狭帯域照明光を供給する構成でも良い。
なお、上述の説明においては、熱媒体を観察対象部位側に噴射する管路22が電子内視鏡2内部に設けてある例で説明したが、図11に示す変形例の内視鏡装置1Bのような構成でも良い。
この内視鏡装置1Bは、電子内視鏡2Aにおける処置具挿入口20に熱媒体噴射用チューブ59を着脱自在とした構成の電子内視鏡2Bを採用している。
なお、図11においては、熱媒体噴射用チューブ59をチャンネル21内に着脱自在に挿通可能とする電子内視鏡部分を符号2Aで示している。
この温度センサ53の検出信号は、口金59bをパイプ49(図2参照)の先端の接続部に接続した場合、図示しない電気接点を介して保護回路54に接続される。その他は、図1及び図2の内視鏡装置1と同様の構成である。この場合の電子内視鏡2Bは、電子内視鏡2の場合とほぼ同様の機能を有する。
また、図11の構成の場合には、既存の電子内視鏡2Aに熱媒体噴射用チューブ59を装着することで電子内視鏡2Bを実現できる。このため、本変形例は、適用できる用途を拡大できるメリットがある。
なお、第1の実施の形態においては、加熱(加温)された熱媒体が噴射される際の温度を検出する温度センサ53が設けてあるが、後述する第6の実施の形態のように生体粘膜7a側の温度を、例えば非接触で検出する温度センサ94を設けるようにしても良い。
次に図12を参照して、本発明の第2の実施の形態を説明する。図12は本発明の第2の実施の形態の内視鏡装置1Cの概略の構成を示す。
第1の実施の形態においては、光源部3内に熱媒体送出部23を設け、この熱媒体送出部23の熱媒体を電子内視鏡2の管路22を経て観察対象部位に噴射する構成にしていた。これに対して、本実施の形態の内視鏡装置1Cは、光源部3B内に加熱されていない媒体送出部23Bを有し、電子内視鏡2C内に設けた管路22に加熱部を設けて、管路22の先端開口22aから加熱された熱媒体を噴射する構成にしている。
このため、図12に示す媒体送出部23Bは、図2におけるヒータ50,ヒータ電源51を有しない構成である。
この制御部63は、観察モード切替スイッチ46からのモード切替信号C3が入力され、このモード切替信号C3に応じてヒータ&温度センサ部61の制御と、ポンプ48による媒体送出の制御を行う。また、この制御部63は、回転フィルタ制御装置45Bと接続されている。
なお、本実施の形態以降の実施の形態においても、特に言及しない限り、通常観察モードの動作は、第1の実施の形態と同様の動作となる。
本実施の形態の動作は、第1の実施の形態と類似した動作となる。本実施の形態は、電子内視鏡2Cが接続される光源部3Bの規模を小さくすることができる。また、本実施の形態においては電子内視鏡2C内に加熱する部分を設けているので、先端開口22aまでに熱媒体が届く途中での温度低下を少なくできる。
その他、第1の実施の形態とほぼ同様の効果がある。
また、本実施の形態では、管路22にヒータ&温度センサ部61を設けた部分を電子内視鏡2Cに一体的に設けた構成で説明したが、第1の実施の形態の変形例(図11で説明した構成)を適用しても良い。つまり、図11の電子内視鏡2Aのチャンネル21内にヒータ&温度センサ部61を設けたチューブを、着脱自在で挿通する構成にしても良い。
次に図13を参照して、本発明の第3の実施の形態を説明する。図13は本発明の第3の実施の形態の内視鏡装置1Dの主要部の概略の構成を示す。本実施の形態は、増粘剤など、温度変化によりその粘度の値を変化させることができる媒体を用いる。
そして、電子内視鏡2Dは、その先端から生体粘膜7a等の観察対象部位に、媒体を液体状の状態で噴射する。噴射された媒体は、観察対象部位の表面付近の温度を上げて血流を増大させる機能を持つ。この機能の他に、媒体は、その媒体自体の温度低下の際にその粘度が大きい状態になり、観察対象部位に留まり易くなる。また、この媒体は、観察対象部位の表面を覆い、保温(温度保持)する機能を持つ。
本実施の形態の内視鏡装置1Dは、例えば図2の内視鏡装置1Aにおいて、媒体供給源47の代わりにゲル供給源65を採用している。このゲル供給源65は、温度を高くした状態では、その粘度が小さく液体状となり流れ易い特性となり、その温度が低下すると粘度が増大してゲル状に変化する透明の増粘剤(若しくはこれを溶かした溶媒でも良い)を収納している。
そして、ポンプ48を動作させた場合には、加熱部66で加熱された液体状の増粘剤66aがパイプ49を経て電子内視鏡2Dの管路22Cに送出される。この電子内視鏡2Dは、例えば第1の実施の形態の電子内視鏡2において管路22の代わりに管路22Cが採用されている。この場合の管路22Cは、液体状の増粘剤66aをその先端側に通す増粘剤通路となり、先端開口22aは、液体状の増粘剤66aを噴射する。
本実施の形態においては、例えば加熱部66は、常時動作状態に設定され、NBI観察モードに切り替えられると、制御部63はポンプ48をOFFからONの動作状態となるように制御する。通常観察モードに切り替えられると、ポンプ48はOFFにされる。
また、上記増粘剤66aは、生体粘膜7aに噴射された際、第1の実施の形態で説明したように生体粘膜7aの表層部分の温度を上昇させ、毛細血管等を拡張して血管をより観察し易くする。
その他の構成は、上述した実施の形態と同様である。
次に図14(A)から図14(C)を参照してNBI観察モードに切り替えた場合における本実施の形態の作用を説明する。
NBI観察モードに切り替えられると、制御部63は、ポンプ48を動作状態にする。 そして、加熱部66で加熱された液体状の増粘剤66aが、パイプ49、電子内視鏡2Aの管路22Cを経てその先端開口22aから噴射される。この様子は、図14(A)のようになる。
生体粘膜7aに噴射された増粘剤66aは、第1の実施の形態で説明したように生体粘膜7aの表層部分の温度を上昇させ、毛細血管を拡張して血管をより観察し易くする。 この際、増粘剤66aは、その温度が低下し、その温度の低下によりその粘度が増大する。そして、図14(B)に示すように、温度の低下により液体状からゲル化した粘度が増大した増粘剤66bとなり、この増粘剤66bは、この生体粘膜7aの表面に留まる機能が大きくなる。
また、この場合、生体粘膜7aの表面を覆い、その内側の温度を高い状態に保温する機能を持つ。
そして、生体粘膜7aを観察した後は、生体親和性を考慮した増粘剤66bの場合にはそのまま放置しても良い。
増粘剤66bを除去する処置を行う場合には図14(C)に示すように、例えば図示しない送水管路を介して温水を増粘剤66bに噴射して液体状の増粘剤66aの状態にして、吸引管路の機能を持つチャンネル21の先端開口から液体状の増粘剤66aを吸引して体外に除去すれば良い。
この場合、増粘剤66aによっては、ゲル状態でもその粘度があまり大きくない場合があり、この場合にはゲル状態のままで生体粘膜7aの温度よりも少し高い温度まで加熱した状態の増粘剤をポンプ48による送出圧力を利用して先端開口22aから噴射させるようにしても良い。
次に図15を参照して、本発明の第4の実施の形態を説明する。図15は本発明の第4の実施の形態の内視鏡装置1Eの主要部の概略の構成を示す。本実施の形態は、電子内視鏡2Eの先端部12の先端面に温度制御素子(或いは加温素子)を設け、温度制御素子により生体粘膜7aに接触して温度変化を与える。これにより、接触された部分付近は、血流変化が起こり、血管の観察がし易くなる。
本実施の形態における電子内視鏡2Eは、例えば第1の実施の形態の電子内視鏡2において、熱媒体を通す管路22が無く(例えば図11の電子内視鏡2A)、先端部12の先端面付近に温度制御可能な加温素子として、例えばペルチェ素子71が設けてある。
また、このペルチェ素子71に隣接して、このペルチェ素子71の温度を検出する温度センサ53が設けてある。
制御部63は、ユーザによる温度設定部55により設定された温度となるようにペルチェ素子71に供給するDC電力を制御する。また、温度センサ53により検出された温度は、制御部63に入力され、温度制御に用いられると共に、保護回路54に入力される。保護回路54は、検出された温度が閾値を超えた場合には、DC電源72のDC電力がペルチェ素子71に供給されないようにOFFにする。また、制御部63は、回転フィルタ制御装置45Bと接続されている。
本実施の形態による作用を説明する。
その後、術者は、図16(A)に示すように挿入部8の先端側を、生体粘膜7a側に移動し、先端面を生体粘膜7aに接触させる。
その後、術者は、挿入部8を後方側に移動する操作を行い、図16(B)に示すように生体粘膜7aから先端面が接近した距離となるように設定してNBI観察モードで観察を行う。本実施の形態も、第1の実施の形態と同様の効果を有する。なお、ペルチェ素子71の代わりにヒータ等の加温デバイスを用いても良い。
次に本実施例の第1変形例を説明する。上述の実施の形態は、ペルチェ素子71にDC電力を供給してペルチェ素子71を加温(加熱)する構成である。本変形例は、加温と冷却とを選択することができるようにしている。
この場合における制御部63による温度制御の作用は、図17のようになる。NBI観察モードに設定されると、制御部63は温度制御の動作を開始する。そして、最初のステップS11において、制御部63は温度設定部55による設定温度の情報を取り込む。 次のステップS12において制御部63は、設定温度が生体粘膜7aの温度より高いか否かを判定する。
一方、設定温度が生体粘膜7aの温度よりも低い場合には、ステップS13bに示すように制御部63は、加熱の場合とは極性を反転したDC電力をペルチェ素子71に供給して、ペルチェ素子71を、その先端面が冷却する状態として動作させる。
ステップS13aの後、ステップS14aに示すように制御部63は、温度センサ53により検出される温度情報を取込み、その温度が設定温度付近に達したか否かの判定を行う。そして、温度が設定温度付近に達するまで、加熱の動作が行われる。
一方、ステップS14a、或いはS14bにおいて、設定温度付近に達した場合には、制御部63はその温度の判定を継続して行う。
本変形例は、加熱の他に冷却による温度変化を生体粘膜7aに与えて、血流変化をさせる機能を持つ。冷却させる場合には、血流が減少するがその変化に対応して内視鏡画像が変化するため、変化の様子から血管を確認することができる。また、生体粘膜7aをペルチェ素子71を接触させて冷却した後、生体粘膜7aの温度が上昇する際の血流が増大する状態で血管観察を行うこともできる。
そして、図16(A)で説明したのと同様にして、ライトガイド16の先端面を生体粘膜7aに接触させることにより、生体粘膜7aを加温する。そして、血流が増大された状態で観察することができる。生体粘膜7aに接触させた場合、生体粘膜7aが加温された温度を温度センサ53により、検出し、閾値以上の温度とならないように保護することができる。
次に図19を参照して、本発明の第5の実施の形態を説明する。図19は本発明の第5の実施の形態の内視鏡装置1Gの構成を示す。
本実施の形態は、遠赤外線を利用して、非接触で血流を観察し易い状態に設定するものである。
図19に示す内視鏡装置1Gは、第1の実施の形態の電子内視鏡2における管路22を有しない電子内視鏡2Gが採用されている。
また、図19に示す観察装置5は、熱媒体送出部23を有しない光源部3Gを有する。この光源部3Gは、光源24′として、図20に示すように可視領域付近と、例えば4μm以上の遠赤外領域とを含む波長領域で発光する特性を有する。図20では1μm付近から4μm付近までの波長領域は、発光しない例で示しているがこれに限定されるものでない。
また、電子内視鏡2Gのライトガイド16′は、可視領域の波長の光を伝送する他に、遠赤外領域の光を伝送する遠赤外線伝送手段の機能を有するものが採用されている。このライトガイド16′は、例えば中空でその内面が光を反射する特性に設定されたもので構成することができる。そして、このライトガイド16′は、その先端面から、伝送した遠赤外線を生体粘膜7a側に照射する。
その他は第1の実施の形態で説明した構成と同様である。
すると、第2のフィルタセット29′のフィルタは、図4に示した第2のフィルタセット29の透過特性の他に、遠赤外領域の光を通す特性に設定されているので、観察対象部位は、遠赤外領域の光が照射される。つまり、図21に示すように観察対象部位には遠赤外領域の光とNBI光が照射される。
遠赤外領域の光は、生体7を加熱する特性を有するため、この遠赤外領域の光が照射される観察対象部位は加熱され、毛細血管等の血管内の血流が増大する。従って、術者は、NBI観察モードに切り替えた場合、NBI観察モードで毛細血管等を観察し易い状態で観察することができる。本実施の形態は、第1の実施の形態等と同様の効果を有する。
次に図22を参照して第1変形例を説明する。図22は第1変形例における光源部3Hの構成の概略を示す。
第1変形例は、図19における回転フィルタ27として第1フィルタセット28′のみで回転フィルタ(図22では簡単化のため符号28′で示している)が構成されている。 この第1フィルタセット28′は、図4に示したR1,G1,B1の透過特性の他に遠赤外領域の光を通す特性のR1′、G1′、B1′の透過特性に設定されている。
フィルタ83は、例えば図23に示すように、G2及びB2の狭帯域を透過するNBI観察用フィルタ特性と遠赤外領域の光を通す特性に設定されている。なお、NBI観察用フィルタ特性として、R2,G2及びB2の狭帯域を透過するフィルタ特性に設定しても良い。
回転フィルタ制御装置45は、モータ84の回転角を制御して照明光路上に配置されるフィルタを制御する。通常観察モードの場合には、照明光路上には可視光を透過するフィルタ82が配置され、第1の実施の形態等で説明した場合と同様の動作となる。
この場合、第1フィルタセット28′が回転されるため、例えばR1′が照明光路上に配置された場合には、遠赤外領域の光のみを透過する。また、G1′が照明光路上に配置された場合には、G2と遠赤外領域の光を透過し、B1′が照明光路上に配置された場合には、B2と遠赤外領域の光を透過する。
従って、本変形例は、図19に示した場合と類似の作用効果を有する。
図24は第2変形例の光源部3Iの概略の構成を示す。図19の光源部3Gにおいては、光源24′が可視領域と遠赤外領域とをカバーする発光特性のランプ等を採用していたが、本変形例における光源部3Iは、可視領域をカバーする(可視領域発光用)光源24と遠赤外領域をカバーする遠赤外領域用光源86とを備えている。
なお、ハーフミラー88は、NBI観察モード時のみに照明光路上に配置されるようにしても良いし、常時照明光路上に配置されるようにしても良い。
また、本変形例においては、例えば電子内視鏡2Gにおける観察モード切替スイッチ46に隣接してパルス照射スイッチ46bが設けてある。そして、術者は、このパルス照射スイッチ46bを操作することにより、NBI観察モード時に遠赤外領域の光をパルス照射し、加熱の作用を断続させることができるようにしている。
図25はNBI観察モードにおける作用のフローチャートを示す。NBI観察モードへの切替指示が行われると、(図6と同様に)ステップS3に示すようにNBI観察モードの照明及び画像処理状態に設定される。
また、ステップS3の処理と連動して、ステップS21に示すように回転フィルタ制御装置45は、シャッタ87をOFFからONにして、NBI観察用光と共に、遠赤外領域の光がライトガイド16′に入射されるように制御する。
また、次のステップS23に示すように回転フィルタ制御装置45は、一定時間パルス照射スイッチ46bの操作の有無を監視する。そして、術者はパルス的に加温、加温停止させて血流を変化させる状態で観察することを望む場合には、パルス照射スイッチ46bを操作する。
すると、ステップS24に示すように回転フィルタ制御装置45は、シャッタ87を一定周期でON/OFFする。そして、術者は遠赤外線による間欠的加温による血流変化状態で観察することができる。
なお、図24の構成の変形例として、電子内視鏡2Gがライトガイド16′の代わりにライトガイド16と、遠赤外線を伝送する遠赤外線伝送部とを別体で備えた構成にしても良い。
そして、NBI観察モードに設定された場合、遠赤外領域用光源86の遠赤外線が遠赤外線伝送部の後端面に入射され、この遠赤外線伝送部の先端面から伝送した遠赤外線を生体粘膜7aに照射する構成にしても良い。この場合、遠赤外線伝送部は、電子内視鏡2Gに一体的に設けられる構成でも、チャンネル21内に着脱自在に装着される構成でも良い。
なお、図19に示す電子内視鏡2Gの場合には設けてないが、以下の第6の実施の形態で説明する温度センサ94を備えた構成にし、この温度センサ94を用いて生体粘膜7a側の温度を非接触で検出し、その温度を監視するようにしても良い。
次に図26を参照して、本発明の第6の実施の形態を説明する。図26は本発明の第6の実施の形態の内視鏡装置1Jにおける主要部の構成を示す。
第5の実施の形態は、NBI観察モードに設定された場合、遠赤外線を生体粘膜7a側に照射する構成であったが、本実施の形態は、遠赤外線の代わりに生体粘膜7a側マイクロ波を照射するものである。
本実施の形態における電子内視鏡2Jは、図19の電子内視鏡2Gにおいて、先端部にはマイクロ波を放射(照射)するマイクロ波放射デバイス91が設けてある。
このマイクロ波放射デバイス91は、観察装置5内のDC電源92からさらにパルス変調回路(図26では単に変調と略記)93を介してDC電力若しくはパルス電力が供給されることにより、連続若しくはパルス的(間欠的)にマイクロ波を発生し、生体粘膜7a等の観察対象部位側にマイクロ波を照射する。
また、マイクロ波放射デバイス91に隣接して、例えば放射温度を検出する温度センサ94が設けてあり、この温度センサ94は、観察対象部位側の温度を検出して、保護回路54に出力する。
なお、この温度センサは、例えばサーモパイルを用いて構成され、非接触で、観察対象部位側の温度を検出する。そして、以下のように観察対象部位側の温度が所定値以上に加温されることを防止する。
また、観察モード切替スイッチ46は、回転フィルタ制御装置45と接続され、観察モード切替スイッチ46によりNBI観察モードへの切替指示が行われると、回転フィルタ制御装置45は、DC電源92を動作状態にする。この場合、DC電源92はパルス変調回路93をスルーしてDC電力をマイクロ波放射デバイス91に供給する。
また、パルス照射スイッチ46bが操作されると、回転フィルタ制御装置45は、パルス変調回路93を動作させ、パルス的にDC電力をマイクロ波放射デバイス91に供給するように制御する。
放射角変更スイッチ46cの操作信号が入力される、例えば回転フィルタ制御装置45は、DC電源92からのDC電力の供給のON/OFFで放射角変更デバイス91aを制御する。放射角変更デバイス91aは、通常はDC電力の供給がOFFであり、この状態では、例えばマイクロ波は狭角で出射される状態となっている。
放射角変更デバイス91aは、例えば半導体素子により発生されるマイクロ波をガイドして先端開口から放射するホーン状導波管のホーン部分が形状記憶金属で形成されたものである。そして、ホーン部分にDC電力を供給することにより、そのホーン部分の温度が上昇し、形状記憶金属の高温相側での形状記憶機能によりその開口角の形状が低温相側とは異なる形状(広角形状)に変化する。なお、本実施の形態における光源部は、図26では示していないが、例えば第1の実施の形態の光源部3と同様の構成である。
次に本実施の形態の動作を説明する。通常観察モードは、第1の実施の形態と同様である。
NBI観察モードへの切替操作があると、図27のフローチャートのような動作となる。図27におけるステップS3からステップS24′は、図25において、遠赤外線をマイクロ波に変更した内容となっており、その変更されたステップは、′を付して示している。
また、本実施の形態ではステップS24′の後、ステップS25に示すように回転フィルタ制御装置45は、放射角変更スイッチ46cの操作ありか否かを監視している。そして、放射角変更スイッチ46cの操作がされていない場合には、マイクロ波放射デバイス91は、狭角でマイクロ波を出射している。
この場合には、ステップS26に示すように放射角変更デバイス91aにDC電力が供給され、マイクロ波の放射角が広角に変更される。そして、生体粘膜7aの広い範囲にマイクロ波を照射できるようになる。つまり、生体粘膜7aの観察範囲に応じて、加温する範囲を変更できるようにしている。そして、このマイクロ波放射デバイス91は、加温した部分の毛細血管等の血管における血流を増大させ、従って生体粘膜7aは、観察し易い状態に設定される。
一方、保護回路54は検出された温度が閾値の温度を超えた場合には、ステップS28に示すようにDC電源92をOFFにし、マイクロ波を照射する動作を停止させる。
なお、パルス照射スイッチ46bが操作された場合における間欠的にマイクロ波を照射するエネルギ強度を、マイクロ波を連続照射する場合よりも高い値に設定して、時間的に血流変化させる機能を増大できるようにしても良い。このようにすると、毛細血管等をより観察し易くなる。
図28は変形例の内視鏡装置1J′における主要部の構成を示す。
この内視鏡装置1J′は、変形例の電子内視鏡2J′と観察装置5′を示す。電子内視鏡2J′は、図26の電子内視鏡2Jにおいて、ライトガイド16を有しないで、先端部12に3色発光ダイオード(LEDと略記)101と、2色LED102とが設けてある。
3色LED101は、第1のフィルタセット28による面順次照明光、つまりR1,G1,B1の光を順次発生し、2色LED102は、第2のフィルタセット29による照明光、ここでは図23に示したG2,B2の光を順次発生する。
なお、制御装置45′は、回転フィルタ制御装置45とほぼ同様の作用を有する。つまり、この制御装置45′は、回転フィルタの切替の制御を行わないが、回転フィルタを切り替えた場合と同様に照明光の切替の制御を行う。なお、この制御装置45′は、図28では示していないが、画像処理部42の切替の制御も行う。
本変形例はマイクロ波の放射角を変更する作用を除けば、図26の内視鏡装置1Jと、ほぼ同様の作用及び効果を有する。
なお、本実施の形態では、マイクロ波を生体粘膜に照射する例で説明したが、音波、例えばマイクロ波の音波を生体粘膜に照射するようにしても良い。
次に図29を参照して、本発明の第7の実施の形態を説明する。図29は本発明の第7の実施の形態における電子内視鏡2Kの先端側の構成を示す。本実施の形態は、第6の実施の形態におけるマイクロ波放射デバイス91の代わりに、磁気エネルギを印加する磁気コイル96を設けた構成にしている。
なお、この場合には温度センサ94が設けてない。そして、NBI観察モード時に、磁気コイル96で発生した磁気エネルギを生体粘膜7aに印加することができるようにしている。本実施の形態は、磁気エネルギを生体粘膜7aに印加することにより、血流を増大させて、毛細血管等の観察を行い易くする。
なお、本実施の形態の変形例は、図30に示すように生体7の外部に配置した体外磁気コイル97を有し、電源98からこの体外磁気コイル97に電力を供給して磁気エネルギを生体7に印加する構成である。この場合には、生体7に挿入される電子内視鏡2K′は、図29の電子内視鏡2Kにおいて、磁気コイル96を有しない構成である。電源98は、回転フィルタ制御装置45により制御される。
本変形例は、NBI観察モードに設定された場合、体外から電子内視鏡2K′で観察する観察対象部位に磁気エネルギを印加して、毛細血管等の血管の血流を増大した状態での観察を可能にする。
なお、図30の変形例は、体外磁気コイル97は、生体7の外部に配置されて、発生した磁気エネルギを生体7に印加する構成となっているが、これに限定されるものでなく、例えば電子内視鏡2K′の外部に磁気コイル96等の磁気エネルギ発生手段を設ける構成にしても良い。
次に図31を参照して、本発明の第8の実施の形態を説明する。図31は本発明の第8の実施の形態における電子内視鏡2Lの先端側の構成を示す。本実施の形態は、図30の電子内視鏡2K′或いは図11の電子内視鏡2Aにおいて、その先端部12にキャップ99が装着されている。
そして、NBI観察モード時にチャンネル21を介して生体粘膜7aの表面側を吸引して、図31に示すようにキャップ99内部に収納された生体粘膜7a部分の血管を鬱血状態にして血管を観察し易くする。
本実施の形態は、既存の電子内視鏡の場合にも簡単に、毛細血管等をより観察し易い状態に設定して観察することができる。
また、本発明は、例えばNBI観察モードに設定された時、これに連動して体位を変更する構成にしたものも含む。そして、体位の変更により、重力方向に血液が流れ易くなる現象を利用して、血流を変化させ、NBI観察モードで毛細血管等の血管、又は血流を観察し易くしても良い。
上述した実施の形態等は、血流変化部により、体腔内の生体表面付近の毛細血管を含む血管の血流を変化させることができ、血管又は血流を観察し易くできる効果を有する。
また、上述した実施の形態等においては、例えば通常観察モードからNBI観察モードに切り替えた場合、血流変化手段により血流を増大させる等の変化を与える機能が連動する場合を主に説明した。観察モードの切り替えに連動させる場合に限定されるものでなく、術者が血流変化手段の動作のON/OFFを行う構成にしても良い。
例えば図28における操作部9に血流変化手段を構成するマイクロ波放射デバイス91によるマイクロ波放射のON/OFFの指示操作を行うスイッチ46dを設けるようにしても良い(図28において、点線で示している)。
なお、他の実施の形態等にも適用しても良い。例えば第1の実施の形態における図2において、さらにスイッチ46dを設け、このスイッチ46dのON/OFF指示操作により、ヒータ電源51のヒータ50への加熱用電力のON/OFFを行うと共に、ポンプ48の動作のON/OFFを行う構成にしても良い。
なお、上述した各実施例等を部分的に組み合わせる等して構成される実施例等も本発明に属する。
本出願は、2006年5月24日に米国に特許出願された出願番号11/439,815号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されるものとする。
Claims (3)
- 体腔内に挿入される挿入部、前記挿入部の先端部に設けられ、照明光を出射する照明窓、照明された体腔内を観察する観察窓および前記照明光を供給し可視領域の照明光と狭帯域の照明光とを前記照明窓から選択的に出射可能な光源部を備えた内視鏡と、
温度変化又は振動エネルギを加えることによって体腔内の生体表面付近の血管の血流を変化させる血流変化部と、
前記照明窓から出射される照明光を、前記可視領域の照明光と狭帯域の照明光とを切り替える切替スイッチと、
前記切替スイッチの操作に連動して、前記血流変化部の動作をON/OFFする制御部と、
を具備したことを特徴とする内視鏡装置。 - 前記血流変化部は、
前記内視鏡に着脱自在若しくは一体的に設けられることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡装置。 - 前記血流変化部は、
前記内視鏡のチャンネルに着脱自在に装着されることを特徴とする請求項2に記載の内視鏡装置。
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